负折射率材料与隐身衣高一物理组 林炳发

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光是一种电磁波

右手材料• “右手材料”是指一种介电常数和磁导率同时

为正值的材料，材料中电场、磁场和波矢三者构成右手关系。折射率为正。

.0n时，0,0当

左手材料• “左手材料”是指一种介电常数和磁导率同时为

负值的材料，材料中电场、磁场和波矢三者构成左手关系，也叫负折射率材料。

0n时，0,0当

发展历程• 1967 年，前苏联物理学家 Veselago 在首

次提出：当 ε和 μ 都为负值时，电场、磁场和波矢之间构成左手关系。他称这种假想的物质为左手材料 (LHM) 。

Veselago V.G.  , Sov. Phys. Usp. ,1968,10,509

（ 2 ）能量传播方向与波矢方向相反

• 太阳光越是照射我们，我们就会越冷 ！

（ 3 ）反常 Doppler 效应

• 多普勒效应

波源和观察者有相向运动时，观察者接收

到的波频会增加 。

无人理睬• 这一怪诞的假设并没有立刻被人接受，而是处于几乎无人理睬的境地，直到本世纪初才

开始出现转机。

迎来转机• 1996~1999 年， Pendry

等相继从理论上提出：用周期排列的金属条和开口金属谐振环（ SRR ）可以在微波波段产生等效负介电常数和等效负磁导率。

Pendry J.B. , et al. , Phys. Rev. Lett. ,1996,76,4773Pendry J.B. , et al. , IEEE Trans. Microwave Theo. And Tech. ,1999,47,2075

实验上第一次实现2000年， Smith 等人以铜为主的复合材料将金属丝板和 SRR板有规律地排列在一起，制作了世界上第一块等效介电常数和等效磁导率同时为负数的介质，他们使一束微波射入铜环和铜线构成的人工介质，微波以负角度偏转。

2001 年也有相似的实验出现。

•Smith D.R. ,Willie J. , et al. , Phys. Rev. Lett. ,2000,84,4184

左手材料的研究在世界上渐渐呈现旋风之势。

导电的银和不导电的氟化镁交替堆叠在一起 。

负折射率材料的应用• （ 1 ）超级透镜 在 2004 年俄罗斯科学家成

功利用左手材料制造出平板微波透镜。但是他们的技术要求被观察的物体几乎接触到镜片。

• （ 2 ）隐身衣 当流水经过一块石头时，

水流会绕过石头，然后继续向前，就像没有遇到石头一样。负折射率材料已经实现了微波的隐身，但是可见光还需要相当长的时间。

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